大同煤田北部石炭-二疊紀(jì)含煤地層特征分析

辛成華

（大同煤礦集團(tuán)公司 地質(zhì)勘測(cè)處，山西 大同 037003）

大同煤田是我國(guó)著名的煤田之一（包括大同市、左云縣、右玉縣、懷仁、山陰縣等），大同煤田是雙紀(jì)煤田（侏羅紀(jì)煤系和石炭-二疊紀(jì)煤系）兩個(gè)煤系在多數(shù)區(qū)域重疊賦存，煤炭資源非常豐富[1]。隨著長(zhǎng)時(shí)間的高強(qiáng)度大規(guī)模開(kāi)采工作的進(jìn)行，上部侏羅紀(jì)煤田772 km2，目前已經(jīng)全部開(kāi)發(fā)；下部石炭-二疊紀(jì)煤田1739 km2，正在大規(guī)模地開(kāi)發(fā)。目前有礦井73座，2011年煤炭總量實(shí)現(xiàn)1.936 9億t。

同煤集團(tuán)的石炭-二疊紀(jì)礦井包括：塔山、同忻、同發(fā)東周窯、馬道頭等，大多是特大型礦井，綜合機(jī)械化程度高，對(duì)煤層層位和賦存狀態(tài)的掌握程度要求越來(lái)越高。揭示大同煤田石炭-二疊紀(jì)紀(jì)煤層的變化規(guī)律、聚煤特征，以獲得準(zhǔn)確的煤層層位信息，這對(duì)礦井安全高效生產(chǎn)非常重要[2]。

1 石炭-二疊紀(jì)含煤地層及含煤性

大同聚煤盆地的總體形態(tài)是軸向呈北東--南西的類橢圓形，面積約1827km2，主體構(gòu)造是東南翼地層的傾角相對(duì)較陡，而西北部分是平緩的不對(duì)稱向斜。區(qū)域地層由老到新分別是：太古界集寧群，古生界寒武系，奧陶系下統(tǒng)，石炭系，二疊系；中生界的侏羅系和白堊系；新生界的第三系、第四系[3]。大同煤田北部區(qū)內(nèi)石炭-二疊系含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組。

1）太原組含煤地層及含煤性（C3t）：該組厚33.2～138.25m，一般厚82.23m。由灰、灰白、灰黑色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、煤層等組成。該組是下煤系主要含煤地層，含2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)和10號(hào)煤層，該地層區(qū)內(nèi)除1號(hào)煤層外，基本上均有分布、且較穩(wěn)定；但是南厚北薄，至云崗十里河以北逐漸變薄尖滅。本層最底部有一層灰白色或灰黃色中粗粒砂巖，常含礫石，鈣質(zhì)膠結(jié)、堅(jiān)硬、定為標(biāo)志層K2砂巖，又稱鵝毛口砂巖。本組與下伏本溪組地層整合接觸。太原組含煤層總厚0.11～51.13m，一般厚15～25m，平均厚18.84m，含煤系數(shù)達(dá)27%；其中3號(hào)、5號(hào)和8號(hào)煤層為主要可采煤層，賦存穩(wěn)定；2號(hào)、4號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、9號(hào)和10號(hào)煤層為局部可采或零星煤層。本區(qū)東南角和西南角有火成巖侵入本組，致使其5號(hào)、8號(hào)煤層發(fā)生變質(zhì)，但影響甚微。整個(gè)大同盆地北部太原組從北向南煤層厚度呈增加趨勢(shì)。塔山井田的煤層厚度均大于20m，最厚處達(dá)40m以上。

2）山西組含煤地層及含煤性（P1s）：該組厚0～135 m，一般厚61.01m。由一套灰、深灰灰白砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖組成。僅最下部山4號(hào)煤層有工業(yè)價(jià)值；其他山1、山2、山3號(hào)煤層零星分布。本層最底部有一層灰白色含礫粗粒砂巖，厚4～15m，定作標(biāo)志層K3砂巖（窯子頭砂巖），以此作為本組與太原組分界標(biāo)志。本組地層分布范圍（較太原組地層）大為縮小，但厚度變化也是東南厚、西北薄。從東周窯至新高山一線以北逐漸變薄缺失。與下伏太原組地層整合接觸。山西組含煤4層，其中只有最下部的山4號(hào)煤層較為發(fā)育，在全區(qū)大部分地區(qū)可采，具有工業(yè)價(jià)值；其他山1、山2、山3號(hào)煤層在研究區(qū)內(nèi)只是零星分布。山西組煤層總厚平均4.06 m，含煤系數(shù)為9%。在北部山西組含煤厚度大體上是從北向南有增加趨勢(shì)，在馬脊梁井田最厚，其厚度達(dá)6.65m；在東周窯井田中部、四臺(tái)井田、燕子山井田的局部，由于山西組缺失，因此也缺失煤層。

2 石炭-二疊紀(jì)含煤地層的巖石類型

1）礫巖。礫巖為灰白色巨厚層狀、厚層狀、中層狀礫巖，礫石主要成份為白色石英和黑色燧石，礫石直徑2～4 cm，分選、磨圓中等，礫石次棱狀到次圓狀，礫石呈疊瓦狀排列，深灰色泥巖和砂巖充填，剖面向上變細(xì)過(guò)渡為砂巖，與下伏巖層呈沖刷接觸，在山西組和太原組均有分布。

2）砂巖。按照結(jié)構(gòu)特征分為粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖；按照我國(guó)現(xiàn)行分類方法分為石英砂巖、長(zhǎng)石質(zhì)石英砂巖、巖屑質(zhì)石英砂巖、長(zhǎng)石巖屑質(zhì)石英砂巖、長(zhǎng)石砂巖、巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖、巖屑砂巖、長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖。大同煤田北部的砂巖類型主要有石英砂巖、巖屑石英砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖。

3）粉砂巖。包括粉砂巖，泥質(zhì)粉砂巖。顏色為灰白色、深灰色、灰黑色；其中穩(wěn)定組分較多，成分較單純，常以石英為主；石英較少，多為鉀長(zhǎng)石，此為酸性斜長(zhǎng)石；巖屑極少或不存在，常含較多白云母；粘土基質(zhì)含量一般相當(dāng)多，向粘土巖過(guò)渡形成粉砂巖質(zhì)粘土巖；磨圓度不高，分選較好；常具有水平層理和波狀層理。在山西組和太原組均有發(fā)育。

4）粘土巖。粘土巖在大同煤田北部石炭-二疊系有廣泛分布。該地區(qū)常見(jiàn)的有粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、碳質(zhì)泥巖、高嶺質(zhì)泥巖、高嶺巖。顏色為灰黑色、灰色、黑色、灰褐色；含植物碎屑化石，粉砂質(zhì)結(jié)合，波狀層理，平坦裝斷口，性脆，易碎，易風(fēng)化。

3 太原組和山西組沉積環(huán)境與聚煤規(guī)律

1）太原組沉積環(huán)境與聚煤規(guī)律。太原期是大同晚古生代含煤盆地最重要的聚煤期，太原組的巖石類型主要為含礫砂巖、砂巖、泥巖等，形成了太原組3號(hào)、5號(hào)、8號(hào)主要可采煤層，煤層總厚約30m左右，含煤系數(shù)30%以上。總體特征表現(xiàn)為北東薄而南西厚，在南部玉井、鵝毛口、馬道頭等地較厚，可達(dá)120～130m，最厚可達(dá)140 m；而在盆地的北東端厚度最薄，僅15～20 m。從太原組地層厚度和分布來(lái)看，太原期是大同晚古生代含煤盆地發(fā)育的最鼎盛時(shí)期，地層遍布全區(qū)，沉降中心位于同家梁-舊高山一線至南西部玉井一帶地區(qū)。

2）山西組沉積相展布與演化特征。山西組從K3砂巖底部到K4砂巖底部，平均厚度40～80 m，在鵝毛口、酸茨河等地較厚，達(dá)到100m以上，鵝毛口區(qū)達(dá)140m。新高山-云崗一帶以北為剝蝕區(qū)。山西組中上部賦存有山3號(hào)、山2號(hào)、山1號(hào)極不穩(wěn)定薄煤層，由于河流作用加強(qiáng)，河流改道遷移頻繁，辮狀河道沉積發(fā)育，泥炭沼澤發(fā)育不穩(wěn)定，因此上述煤層薄且零星分布。除山4號(hào)煤層外，大多不可采。

4 結(jié)束語(yǔ)

大同煤田石炭-二疊紀(jì)含煤地層沉積環(huán)境與聚煤特征的分析研究，是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性工作。通過(guò)分析總結(jié)，可以提高對(duì)大同石炭-二疊紀(jì)煤田沉積環(huán)境與聚煤規(guī)律的認(rèn)識(shí)，有助于提高對(duì)煤層賦存狀態(tài)和煤層層位的認(rèn)識(shí)，為煤礦安全高效生產(chǎn)提供一定技術(shù)支持，也為煤田整體規(guī)劃和改擴(kuò)建提供依據(jù)。

[1]楊含祿.大同煤田石炭-二疊紀(jì)含煤地層巖相古地理及聚煤環(huán)境[C].中國(guó)石炭-二疊紀(jì)含煤地層及地址學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.北京：科學(xué)出版社.

[2]崔曉立.大同煤田石炭-二疊紀(jì)煤系沉積物源分析[J].山西大同大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2011,47（4）:55-58.

[3]周安朝.大同晚古生代含煤盆地地質(zhì)學(xué)研究[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.